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Einfach gesagt ist das "Geiger Shield" ein Tochterboard welches in das DIY Geiger Kit eingesteckt werden kann und zusätzliche Funktionen bietet. Es macht es einfacher ein LCD anzuschliessen, bietet ein Menu System - aber das Hauptziel ist das Logging.
In untenstehendem Video erhalten Sie einen Eindruck davon was das Geiger Shield bietet:

Das Geiger Shield ist für den Betrieb des DIY Geiger Kits nicht Voraussetzung, man muss es nicht unbedingt haben (man will es einfach). Aber, wenn Sie nicht interessiert sind auf MicroSD Card zu loggen hat es nur ein paar Vorteile.

Um das Geiger Shield zu verwenden benötigen Sie:

• DIY Geiger Kit with microcontroller (KIT-B)
  PCB Versionen V2 & V3 sind OK aber Sie führen die RX/TX Pins nicht heraus (nur benötigt für GPS). V3b führt die RX/TX Pins heraus.
• Da das Geiger Shield andere Software als das DIY Geiger Kit benötigt müssen Sie ein FTDI-Kabel, ein USB 2 Serial oder einen anderen USB-TTL Adapter zur Hand haben um die Firmware zu aktualisieren. Oder Sie kaufen das Geiger Shield Kit (GS-B) welches mit einem vorprogrammierten ATmega kommt den Sie einfach auf dem DIY Geiger Kit austauschen können, in diesem Fall benötigen Sie kein FTDI Kabel.
• ein 2x16 LCD display (the contrast pot is already on the board)
• Eine universelle Fernbedienung welche auf Sony TV eingestellt werden kann.In der Bau Anleitung finden Sie weitere Informationen dazu.
• eine MicroSD Karte – getestet mit bis zu 2GB (was eine Unmenge an Logs fassen kann)
• (optional) ein GPS Modul. Es sollte 5V tolerant sein und über eine serielle Schnittstelle verfügen.Nur getestet mit einem EM-406A.

  Funktionen:

  • Ein Header zum Einstecken des LCD
  • Ein "GPIO" Chip zum Ansteuern des LCD mit I2C anstatt parallel um damit einige I/O Pins des ATmega328 zu sparen.
  • Ein header für das GPS Modul - GPS ist optional
  • Eine Echtzeituhr (RTC) mit DS1307 und Backup Batterie. Diese verwendet ebenfalls I2C und wird als Zeitquelle verwendet wenn kein GPS vorhanden ist.
  • Ein MicroSD Karten Slot für die Log Dateien, ein 3.3V Spannungsregler und ein Buffer IC um Kompatibilität mit dem 5V System herzustellen.
  • Ein IR Empfänger, so dass eine TV Fernsteuerung als Eingabegerät verwendet werden um durch die Menus zu navigieren.
  • 4 Dip Schalter zur Steuerung.
  • Alle I/O Pins auf dem Hauptboard sind auf dem Tochterboard ebenfalls herausgeführt.
  • Ein kleiner Prototyping Bereich steht ebenfalls zur Verfügung.

  Software:

  Um das Shield zu unterstützuen muss auf dem DIY Geiger Kit ein neuer Sketch geladen werden! Die aktuelle Software ist unter Dokumente weiter unten verfügbar.

  Der ATmega328 verfügt nicht über genügend Speicher um GPS und nicht-GPS logging zur gleichen Zeit zu unterstützen. Wenn Sie also GPS verwenden kommen Zeit und Datum (in UTC) vom GPS Modul. Wenn GPS nicht verwendet wird, wird der RTC Chip verwendet. Die Lösung für das Memory Problem ist also Precompiler Statements (#defines) zu verwenden, so dass nur Funktionen die verwendet werden auch Speicher belegen. D.h., dass der Sketch ohne Änderungen auf nicht-GPS läuft und den RTC Chip für die Zeitangabe verwendet. Wenn Sie GPS Code verwenden möchten, muss eine Zeile im Sketch abgeändert werden, so dass die entsprechend nötigen Funktionalitäten kompiliert werden, dafür keine Unterstützung für die RTC.

  Der Code für die Menus belegt ebenfalls einiges an Speicher und die Navigation benötigt Hardware. Um den Speicherbedarf zu minimieren sind die Menus zwischen GPS- und nicht-GPS-Modus recht unterschiedlich. Um die Hardware für die Navigation so einfach wie möglich zu halten wird ein IR Empfänger verwendet, so dass die Navigation mit einer beliebigen universellen Fernbedienung (auf Sony TV gestellt) durchgeführt werden kann ohne dass Taster oder Buttons nötig sind.

  Im Anfangszustand sind viel Optionen auf Standardwerte gesetzt. Die Idee dabei ist, dass wenn Sie keine 10 Tasten Fernbedienung haben nicht 175mal die Pfeiltaste drücken müssen um die CPM -> uSv Ratio einzustellen. Alle Einstellungen die gemacht wurden, werden im EEPROM des ATmega328 abgespeichert, so dass Sie im Prinzip immer mit den Werten weiterarbeiten können, die Sie einmal eingestellt haben. Hier ist eine kurze Beschreibung der Menu Optionen:

  • SEC DISP PERIOD die Anzahl Sekunden bis die Anzeige aufgefrischt wird (5 Sekunden sind eine gute Einstellung)
  • 1= DOSE MODE ON - Dose Mode zeigt den Durschnittswert von CPM & uSv/h in einer weiteren Anzeige welche nach 4 Anzeigedurchläufen angezeigt wird. Der Dose Mode kann auch über DIP Schalter #1 auf dem Board aktiviert werden. Beachten Sie bitte, dass der Dose Mode frühestens 1 Minute nach Start erscheint.
  • MIN LOGGING Zeit in Minuten zwischen dem Schreiben des Logs auf die MicroSD Karte. 0 bedeutet kein Log. Das nur Minuten verwendet werden können ist Absicht, damit enstehen keine Rundungsfehler.
  • CPM->uSv RATIO ist das Verhältnis für das verwendet Geiger-Müller Zählrohr (GM Tube). 175 ist der Standard für das SBM-20 und 100 für das LND712. Anders als beim "default sketch" wo die Ratio fest im Sketch steht kann Sie hier nun jederzeit verändert werden.
  • ALARM > CPM wenn die CPM grösser als dieser Wert ist wird Pin 15 auf HIGH (+5V) geschaltet und Sie können damit beliebige weitere Schaltungen ansteuern. Bitte beachten Sie den max. Ausgangsstromg von 40mA, Sie könnten sonst den ATmega328 Chip beschädigen. Wenn Sie mehr Leistung benötigen sollten Sie einen Transistor, MOSFET oder Solid State Relais einsetzen. Wird dieser Wert wieder unterschritten, geht Pin 15 wieder auf LOW (0V).
  • Date and Time Nur im nicht-GPS Modus (default) muss Zeit und Datum einmalig eingestellt werden. Es gibt separate Menu Optionen für DAY, MONTH, YEAR (YY), HOURS (24), und MINUTES + SET. Sobald die Minuten eingestellt sind ist die Uhr gestellt und Sie sollten die korrekte Zeit und Datum auf der zweiten Zeile der Anzeige sehen. Datum und Zeit werden von der Backup Batterie des RTC Moduls gesichert und stehen auch nach dem Ausschalten noch zur Verfügung - ein erneutes Stellen ist also nicht nötig.
    Es besteht eine Option im Sketch um automatisch für US Sommerzeit (daylight saving time) zu kompilieren genauso wie Optionen um das Datumsformat einzustellen. Standardmässig ist die Anzeige auf DDMMYY 24Hr eingestellt, aber MMDDYY, YYMMDD, AM/PM können ebenfalls gewählt werden. Die Optionen sind am Anfang des Sketches dokumentiert.
  • ZONE (>12= +) Nur im GPS Modus. Da GPS die Zeit im UTC Format sendet müssen Sie die Zeitzone einstellen. Die Zeitzone kann -12 bis +12 eingestellt werden als Abweichung von UTC. Um aber die Probleme beim Umgang mit negativen Nummern zu vermeiden werden Werte von 0-12 als negativ betrachtet und Werte über 12 als positiv. Wenn Ihre Zone also +5 ist, stellen Sie 17 ein.
  • OTHER OPTIONS Neue Versionen der Software könnten hier hinzugefügt werden.

  Dokumente:

  • Anleitung für den Zusammenbau und Montage des Kits, inklusive Schema.
  • Geiger Logging Shield Kit Firmware v4
  • Geiger Logging Shield Kit Firmware v4d
    Diese Version hat die folgenden Erweiterungen erfahren:
    • #define zur Unterstützung bonPhillips IR Fernsteuerungen mit RC-5 Protokoll.
    • #define zur Unterstützung des Skytraq ST22 GPS Moduls.
    • Eine neue Menu Option um den Piezo ein- resp. auszuschalten. Sehen Sie dazu den Sketch.
    • Die Hintergrundbeleuchtung des LCD kann über die INFO Taste ein- und ausgeschaltet werden oder auch mit DIP Schalter #2.
  • Benötigte Libraries zum Kompilieren der Geiger Logging Shield Kit Firmware
  • Wenn Sie die Einstellungen für Zeit und Datum lieber über den Serial Monitor der Arduino IDE vornehmen möchten verwenden diesen Sketch hier.
  • Review Geiger Logging Shield von Geek-Blog

  Hinweis: Das Kit enthält drei SMD Bauteile, IC1, IC2 und der MicroSD Karten Sockel - der wahrscheinlich schwierigste Teil. Die SMD Bauteile sind nicht super-klein, aber um SMD zu löten wird eine etwas andere Technik verwendet. Es gibt dazu einige Tutorials auf dem Web (http://www.sparkfun.com/tutorials/36 ist auf jeden Fall dazu empfehlenswert. Wenn Sie das Bild links nicht abschreckt haben sind Sie schon gut im Rennen ;-) Der Hersteller empfiehlt einen Flux Pen (wasserlöslich) der dafür sorgt, dass der Lötzinn sauber fliesst und keine Lötbrücken bildet. Die Anleitung zum Zusammenbau enthält ebenfalls einige Tips.

  Es wird empfohlen, ist aber nicht zwingend, das Kit mit gesetztem REG Jumper zu betreiben. D.h. entweder 3 Alkaline oder 4 NiMH Batterien oder eine geregelte 5V Vesorgung z.B. von USB. Der maximale Strom des Spannungsreglers auf dem Kit ist nur in der Lage 100mA zu liefern was bei installiertem GPS Modul und MicroSD Karte zuwenig sein kann.